Fabrikplanung

Unternehmen müssen zunehmend Aspekte der Nachhaltigkeit berücksichtigen, um ihre Wettbewerbssituation in einem volatilen und globalisierten Markt halten oder ausbauen zu können. Die klassischen Zielgrößen Qualität, Kosten und Zeit werden um die Aspekte der ökologischen, ökonomischen und sozialen Qualität erweitert. Diese Erweiterung der klassischen Zielgrößen birgt sowohl Potenziale als auch Risiken. Eine neue Fabriktypologie, die sogenannte ‚Urbane Fabrik‘, verfolgt das Ziel, die Potenziale einer Vernetzung von Fabrik und Stadt effizient auszuschöpfen und die Wettbewerbssituation deutscher Unternehmen zu verbessern. Hierbei steht die synergetische Nutzung von Stoffströmen und Energieträgern ebenso im Fokus wie die Kompensation des Fachkräftemangels durch Schaffung eines attraktiveren Arbeitsumfelds in der Stadt der Zukunft.

Eine aktuelle Studie zu den Einsatzpotenzialen und Handlungsbedarfen im Rahmen von Fabrikplanungsprojekten zeigt sehr deutlich auf, dass bestehende Vorgehensmodelle den Anforderungen an Dynamik und Komplexitätsbewältigung nicht gewachsen sind [1]. Aus diesem Grund entwickelt die Hochschule Landshut seit einiger Zeit im Rahmen des Landshuter Produktionssystems (LPS): CLean Production - Lean & Clean eine neue Fabrikplanungsmethodik. Diese ermöglicht es erstmalig, die Fabrikstrukturen im Zusammenhang mit der Planung und Steuerung von Anfang an nach Lean-Kriterien zu gestalten, und wird aufgrund eines agilen Vorgehensmodells auch den genannten Anforderungen gerecht.

Die Layoutplanung stellt ein Paradebeispiel für die Interdisziplinarität der Fabrikplanung dar. Eine übergreifende Zusammenarbeit bietet Möglichkeiten, Ideen und Erfahrungen möglichst vieler Personen in die Planung miteinzubeziehen, Synergien zu nutzen, eine schnellere Abstimmung des Planungsstands zwischen den Fachbereichen zu realisieren und somit die Effektivität sowie die Effizienz im Planungsprozess zu verbessern. Die Entwicklung leistungsfähiger Rechentechnik sowie die zunehmende Verbreitung mobiler Endgeräte (z.B. Smartphones, Tablet-Computer) eröffnen neue Potenziale und Möglichkeiten zur Nutzung von Augmented Reality (AR) im Anwendungsfeld der Fabrikplanung. Dieser Beitrag beschreibt einen Ansatz zur Anwendung von AR in der partizipativen Layoutplanung.

Hinsichtlich der Abstimmung von Kapazitätsangebot und Kapazitätsbedarf lassen sich Methoden der operativen Produktionsplanung und -steuerung (PPS) in zwei grundlegende Klassen unterteilen. Die eine Methodenklasse hat die Anpassung des Kapazitätsangebots durch Kapazitätserhöhungen bzw. -verringerungen an den Kapazitätsbedarf zum Ziel. Dies setzt voraus, dass die Produktionssysteme eines Unternehmens diese Kapazitätsanpassung gestatten. Das heißt, die Produktion muss über ein ausreichendes Maß an Kapazitätsflexibilität verfügen.

Nicht zuletzt ein erhöhter Kostendruck hat in den letzten Jahren - vor allem große Unternehmen - zur Einführung eines Lean Production Systems bewegt. Jedoch entspricht der Gesamterfolg bei einer Mehrheit nicht den gesetzten Erwartungen. Eine aktuelle Studie bestätigt die Unzufriedenheit der Unternehmen. Es mangelt vor allem an einer klaren Strukturierung und einer systematischen Vorgehensweise zu Lean Production. Besonders kleine und mittelständische Unternehmen (KMUs) verlangen nach einer systematischen Beschreibung des Konzepts, um die Zusammenhänge zu verstehen und einen Leitfaden für die Einführung an die Hand zu bekommen [1].

Planungsteams sind zunehmend steigenden Anforderungen ausgesetzt. Variantenvielfalt der Produkte, Globalisierung, Wandlungsfähigkeit bzw. effizienter Ressourceneinsatz führen zu immer komplexeren Planungsprozessen und folglich zu größeren, z.T. international verteilten Planungsteams mit vielen Schnittstellen [1]. Im Beitrag wird anhand zweier Fallstudien eine Methode des ernsthaften Spielens vorgestellt - die LEGO® SERIOUS PLAY® Methode (LSP-Methode). Diese unterstützt Planungsteams bei der Kommunikation und Wissensarbeit. Darüber hinaus fördert sie die notwendige enge Verzahnung zwischen den Planungsbeteiligten [2] durch eine interdisziplinäre Workshopgestaltung und intensiven Informationsaustausch.

Eine zunehmende Herausforderung für produzierende Unternehmen im heutigen Marktumfeld ist die Steigerung der Energieeffizienz. Dazu werden im Allgemeinen Einzelmaßnahmen zur Optimierung der Energieeffizienz von Fabrikobjekten durchgeführt. Durch eine fehlende, ganzheitliche Betrachtung von Wechselwirkungen zwischen den Fabrikobjekten wird ein enormes Potenzial nicht erschlossen. Dieser aufgezeigten Schwachstelle wird mit der in diesem Beitrag vorzustellenden Methode begegnet, indem eine integrale Bewertung und Gestaltung von energieeffizienten Fabriken ermöglicht wird. Es erfolgt eine Betrachtung der Fabrik auf zwei unterschiedlichen Differenzierungsstufen. Im Fokus der Methode stehen besonders kleine und mittelständische Unternehmen.

Im Rahmen des Forschungsprojekts LUPO wird ein hybrides Simulationslabor geschaffen, in welchem die Vorteile der Computersimulation mit denen einer Modellfabrik kombiniert werden. Zur systematischen Aufnahme, Darstellung und Analyse verschiedener Fertigungsprozesse wurde ein Vorgehensmodell geschaffen, welches auf die speziellen Anforderungen (schnelle, flexible, aufwandsarme Ermittlung belastbarer Ergebnisse) des Projekts eingeht. Eine Bibliothek an Produktionsobjekten ermöglicht die Wiederverwendung bereits bestehender Maschinen und damit eine Reduzierung des Simulationsaufwands.

Unternehmen sehen sich fortwährend einem radikalen Wandel gegenüber. Ein Ansatz zur Bewältigung dieser Herausforderungen sind wandlungsfähige Produktionssysteme. Diese können jedoch nur so wandlungsfähig sein, wie es die in ihnen tätigen Menschen sind. Eine ganzheitliche Betrachtung der Dimensionen Mensch, Technik und Organisation ist in diesem Zusammenhang unabdingbar. Das Institut für Betriebswissenschaften und Fabriksysteme (IBF) besitzt umfangreiche Erfahrungen und Kompetenzen auf dem Gebiet der Erforschung der Wandlungsfähigkeit unter der Berücksichtigung der Interdependenz zwischen Mensch, Technik und Organisation. Unterstützt wird dies durch die „Laborlandschaft“ des IBF, IBF-Lab genannt, welche eine interdisziplinäre Forschung ermöglicht. Konzeption und Umsetzung des IBF-Lab werden vorgestellt. Der konkrete Anwendungsfall wird beispielhaft anhand eines Forschungsvorhabens demonstriert.

Die Automobilindustrie steht aufgrund einer volatilen Marktsituation sowie dem stetigen Wachstum der Modell- und Variantenvielfalt vor großen Herausforderungen: Innovationszyklen verkürzen sich und die Komplexität in der Produktion sowie der Kostendruck nehmen zu. Um auf diese Herausforderungen zu reagieren, müssen fortgeschrittene Ansätze zur langfristigen Planung der Produktionssysteme eingesetzt werden. Der vorliegende Beitrag stellt aktuelle Ansätze der Fabrikplanung in der digitalen Fabrik vor und zeigt Einsatzmöglichkeiten des Operations Research (OR) für die Planung von Produktionssystemen auf. Der Einsatz von OR Methoden birgt nicht nur in der Netzwerkplanung große Potenziale, sondern kann auch strategische Entscheidungen auf der Ebene der Fabrik signifikant unterstützen.